基于水利水电工程施工中的混凝土裂缝处理技术

【摘要】在水利水电工程施工中，混凝土是工程中使用最普遍，用量最广泛的一种混合材料。因其使用率高，且均匀性差，离散性大，特别容易产生裂缝的特性，是长期困扰着工程技术人员的难题。本文主要分析了水利水电工程施工中混凝土裂缝出生的原因，并探讨了防治措施。

【关键词】水利工程；施工；混凝土裂缝；处理技术

随着我国不断的加大对水利水电工程行业建设的重视，特别是中小型水库和城市的堤防工程实施加固以及修建，在其施工过程中对工程技术要求特别严格，务必做到消除工程隐患、确保工程安全。

一、混凝土裂缝产生的危害

混凝土是多组分复合材料，在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形。由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成骨料与水泥粘结面或水泥本身之间出现肉眼看不见的微细裂缝，我们一般称微裂。这种微细裂缝的分布是不规则的，互不连贯，但在荷载作用下或进一步产生温度变化，养护不到位失水干缩的情况下，裂缝开始扩展，并逐渐互相连通，从而出现较大的肉眼可见裂缝，成为宏观裂缝，严重的形成楼板上下贯通缝， 这就成为有害裂缝。这样的裂缝将对结构的承载力，防火性、抗渗性、抗钢筋锈蚀性、抗化学侵蚀性等耐久性能产生严重的危害。

化学侵蚀、冻融循环、碳化、钢筋锈蚀、碱集料反应等，都会对混凝土结构体产生破坏作用。这些破坏作用的发生或进行的快慢，除了受混凝土自身材料性质的影响外，裂缝就是一个重要的影响因素。一般从结构拆模到装修完成，要经过2 -3 个月的时间，有的大型工程还要跨年施工。这时空气中的CO2、SO2 气体及雨水等就会顺着裂缝进入混凝土内部， 促成钢筋锈蚀的加快；碱集料反应及碳化速度的加快进行；从而引起耐久性的下降和缩短建筑物的使用寿命。

二、水利工程中混凝土裂缝产生的原因

（一）干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，但这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分的蒸发程度不同而导致的结果，混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小，变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越容易产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越容易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多为0.05～0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀，影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂，影响混凝土的承载力等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、骨料的性质和外加剂的用量等有关。

（二）温度裂缝

如混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产牛温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。其走向通常无规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细。而冷缩裂缝的粗细变化不太明湿。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

（三）沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生原因是由于结构地基土质不均、松软或回填土不实或侵水而造成不均匀沉降所致，或者因为模板刚度不足、模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季。模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降致使混凝土结构产生裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般与地面垂直或呈30～45°方向发展，较大的沉陷裂缝往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉陷量成正比关系，裂缝宽度受温度变化的影响较小，地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。

（四）超载裂缝

构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上、下延伸。即混凝土构件超载使用时，造成变形、受力不均等原因产生的裂缝，一般均发生在构件受力弯矩最大的部位，成条状，但分布不像收缩裂缝那样均匀，扩展方向也相反，一般沿受力钢筋垂直方向或斜向扩展。产生超载裂缝的原因，往往是在施工中构件上受到了不适当的施工荷载或者上部建筑物过早施工。

三、混凝土裂缝的处理技术

（一）表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料， 在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

（二）围套加固法

在周围尺寸允许的情况下，在结构外部一侧或数侧外包钢筋砼围套，以增加钢筋和截面，提高其承载力；对构件裂缝严重，尚未破碎裂透或一侧破裂的，将裂缝部位钢筋保护层凿去，外包钢丝网一层；大型设备基础一般采取增设钢板箍带，增加环向抗拉强度的方法处理。

（三）灌浆法

灌浆法主要适用于对于结构整体有影响或者有防渗要求的混凝土裂缝的修补。利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而达到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸、聚氧脂等化学材料。

（四）嵌缝法

嵌缝法是裂缝封堵中常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿糟，在糟中嵌填塑料或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的影响。常用的塑性材料有聚氧乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等，常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

（五）电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态， 钝化钢筋， 以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小， 适用钢筋、混凝土的长期防腐， 既可用于已裂结构也可用于新建结构。

四、结束语

水利水电工程中混凝土发生裂缝的现象较为普遍。轻微的裂缝对建筑物的危害不是很大， 但裂缝严重时会降低其抗渗功能，导致承载力下降，如果不及时有效处理，有可能破坏建筑物的整体稳定性。因而，对水利水电工程混凝土建筑物出现的裂缝不可掉以轻心，一定要认真对待，及时发现并正确处理，避免发生不应有的损失。

参考文献：

[2] 李维孟，水利水电工程混凝土施工存在的问题[J] 广西水利水电，2009（1）

[3] 张彬，钢板桩与支撑体系间空隙大小对围堰系统内力变形影响研究[D]广州：华南理工大学，2012